浅谈1500m3／d生活污水处理工程设计

浅谈1500m3/d生活污水处理工程设计摘要本论文阐述一个污水处理工程采用了比较技术先进、成熟的污水处理设计；在设计中进行运行经济比较；水处理能力方面预留以后发展空间；污水经处理后能够按照国家要求达标排放。关键词生活污水处理生物流化床达标排放一、工程概况该工程位于西安市东郊灞河边，是自然环境、居民应用水源取水重要区域。随着国家对环保要求日益增强，本着对国家负责、对当地人民群众负责的态度，需要建设污水处理站。污水处理系统根据实际情况，采用生物流化床处理工艺，该处理工艺技术成熟先进，处理效果好，是一种先进、处理效果较好的污水处理工艺。处理污水量为1500吨/天，处理后排放水达到《国家污水综合排放标准GB8978-1996》、《渭河水系（陕西段）污水综合排放标准DB61-224-1996》一级标准排放。二、工艺选择一）、污水特点1、污水性质：水质浓度不高且稳定，可生化性较好，属普通生活污水。2、污水水量：1500m3/d3、进水水质、出水水质：二）、处理工艺选择污水为生活污水，目前成熟的生活污水处理方法主要包括活性污泥法和生物膜法。活性污泥法无需生物载体，但需设置污泥回流系统及控制污泥浓度、污泥指数等多项指标，因此活性污泥法运行控制较为复杂，但因其无需载体，因此在污水处理量较大的情况下应用较多。生物膜法是一种以填料为生物载体的生物处理方法，因其采用生物固定技术，因此无需进行污泥回流，控制较为简单。同时因生物膜法适合采用分级处理，微生物能根据不同级的污水浓度自然分相，因此其适合于处理难度较高及出水要求较高的场合。设计采用生物膜法。因出水水质要求较高，适合采用生物膜法。同时设施可埋入地表以下，因此系统管理控制应力求简单。传统生物膜法一般采用固定床填料，目前常用固定床填料有蜂窝型硬性填料和纤维型软性填料两种类型。生物膜法处理效率的提高主要通过增加填料的比表面积，以提高表面附殖的生物量。但因其采用固定床，因此其污水与生物膜的接触较差，同时较易形成短路或死区现象。生物流化床处理废水是70年代初发展起来的。好氧生物流化床是将普通活性污泥法和生物膜法的优点有机地结合，传统流化床一般均采用陶粒或砂等材料为载体，具有巨大的比表面积，因此具有很高的处理效率，但因其载体与水的密度差较大，需要较大的流化动力，因此很难实现完全的流化，使其推广应用受到限制。好氧生物流化床能够有效的解决了上述问题，采用PE与PP共聚的柱状空心填料，因其密度接近于水，因此只需很低的流化动力(利用供氧空气)即可实现完全的流化。因该填料的特殊结构，填料外表面的微生物为好氧菌群，填料内部表面生长的微生物因其氧的传质由外向里呈梯减，因此其内部微生物优势菌群为兼氧菌种，因此具有反硝化脱氮的功能。因填料外部硝化反应产物为填料内部反硝化反应过程的底物，因此使填料内外形成“离子泵”效应，所以能在同一系统中同时进行生物硝化与反硝化过程，达到完全脱氮的目的。因该填料比表面积巨大达1040m2/m3，为一般固定床填料面积的10倍左右，所以其单位容积生物量巨大。同时填料处于流化状态，促进了生物膜更新速度，使生物膜具有较高的生物活性，并且提高了水与微生物的传质效果，因此其生化效率比一般固定床高出数倍。经我公司上百例的工程实践证明，一般的生活污水只需2-4小时左右的停留时间即可达到90%以上的有机物去除效率，氨氮去除率可达90%，总氮可去除60%左右。设计中采用的生物流化床设计总停留时间排水为5.5小时，分三级设置，完全能满足本工程的处理要求。曝气系统采用鼓风曝气，选用管式微孔曝气器，其氧的转移效率高，能耗低，采用管壁出气，不会产生污水倒灌现象，因此使用寿命长。经生化后的出水进入沉淀池，沉淀细小悬浮物质及脱落的生物膜，处理后的水再经消毒后排放。三）、工艺流程四）、工艺简介生活污水自流至处理站，首先经格栅去除大块漂浮物，后自流进入沉砂沉淀池，沉淀比重较大的无机杂质，同时使污水水解酸化，提高污水可生化性，为污水后续处理提供有利条件。另外二沉池污泥气提至该池，沉积污泥定期抽吸外运。污水经沉淀后自流进入调节池，调节池主要作用为调节水量，均匀水质及污水提升。污水由潜污泵提升进入生化处理系统。生化处理系统为生物流化床处理工艺，采用三级曝气氧化；生化池内填充立体柱状空心填料，采用管式橡胶曝气器曝气，氧的利用率较高，污水中大部分有机物在此得以去除。沉淀池可进一步沉淀细小悬浮物质及脱落的生物膜，出水经消毒后自流排放。本处理系统采用生物流化床处理工艺，该处理工艺具有以下特点：1、选择技术先进、工艺简单、处理效果好、运行稳定可靠、操作管理简单；节能、占地面积小，工程投资省；操作维修方便，运行费用低。2、前级处理充分，耐冲击负荷性能强；采用全生化处理，运行费用低；3、系统应用可编程PLC自控系统，实现自动化运行，管理简便，减轻操作人员的劳动强度，经常性运行费用低。4、充分考虑二次污染防治，噪声低，基本无异味，以免影响周围环境；污水处理系统使用寿命长，设备运行可靠；5、污泥产生量少，并能保证污泥有可靠的出路。6、污水经过该处理系统的处理后带来很好的社会效益和经济效益。三、工艺说明一)、预处理1、格栅格栅主要用来拦截污水中的大块漂浮物，以保证后续处理构筑物的正常运行及有效减轻处理负荷，为系统的长期正常运行提供保证。格栅采用机械格栅，型号为WGS-500A,同时设置一备用简易格栅，作机械格栅检修时用，格栅由不锈钢制成网箱形，栅条间隙为20mm。格栅采用1只，规格为:500×500×500mm。栅渣需定期清理，可作垃圾处理。2、沉砂沉淀池该池的设置主要是强化预处理的作用，其功能有以下三个方面：①、沉淀比重较大的无机颗粒杂质，有效保证潜污泵不堵塞卡死等，大大延长了潜污泵的使用寿命，同时便于沉积物的清理工作，延长后续调节池的有效容积。②、通过水解、酸化反应，将污水中的有机固体及不易生物降解的有机物分解为小分子溶解性有机物，以保证后续调节池不累积淤泥和有效保证潜污泵不堵塞，卡死等，大大延长了潜污泵的使用寿命。③、隔除水中的浮油、浮渣，减轻后续处理负荷。目前小型污水处理设施一般均不设机械撇油装置，因为采用机械撇油一是需动力，增加运行费用；二是仅仅将浮油、浮渣排至设备外，还需人工清理。设计中设置沉砂沉淀池，池设置二道挡板，将沉砂池分成三格。过流孔采用H型管，管内流速不大于0.2m/s，故流速低。通过三级隔除，实际上已不可能再有浮油漂至后级构筑物。浮油只需定期打开检修孔捞取即可。后续二沉池沉淀污泥气提至该池，因此在本池内具有厌氧除磷的作用，整个污水处理系统的污泥只需在该池内定期抽吸外运。沉砂沉淀池设计水力停留时间为4.0小时，即有效容积为12.0×4.8×5.3m（有效水深4.8米）。材质为砼制结构。3、调节池由于来自各时的水质、水量均不一样，一般高峰流量为平均处理量的2～8倍，因此为使污水处理系统连续稳定地运行，同时调节水量和均化水质，所以设计一调节池。调节池设计水力停留时间为11.5小时，即有效容积为1500/24×11.5≈720m3。同时为防止设备的检修对生产的影响，在调节池设置以超越管，污水由调节池直接溢流至排放口，为减少这种直排现象的出现，提升水泵设置2台，1用1备，型号为100WQ60-15-4，流量：60m3/h，扬程15m，功率：4KW.材质为砼制结构。二)生物处理本工艺生物处理核心部分为生物流化床，共分三段：生物流化床反应池、沉淀池和消毒池。1、曝气生物流化床调节池污水经潜污泵提升后进入曝气生物流化床，曝气生物流化床采用三级流化，可保证微生物种群的多样性，达到最佳的处理效果。曝气生物流化床是一种新型好氧处理方法，通过曝气使污水以一定流速上下流动，使载体处于流化状态，污水在生化池内不断内循环，以充分使填料上的生物膜与污水中的有机物得到充分接触氧化。同时勿需另设备脱膜装置。池内设置柱状空心填料，该填料比表面积大，为一般生物填料的16～20倍(同单位体积)，因此池内保持较高的生物量，达到高速去除有机污染物的目的。设计气水比为12：1，曝气管为微孔橡胶曝气器，氧的利用率为30%以上，有效地节约了运行费用。采用FRP结构。该池设计水力停留时间为8小时，即有效容积为62.5×8≈500m3。曝气生物流化床规格：Φ3000×12000，6台，玻璃钢制。曝气风机采用三叶罗茨风机，型号为BK6015，2台，风量m3/min，风压0.3kgf/cm2，功率：15W，数量：2台(切换使用)。1）、流化床工艺特征好氧生物流化床结合生物膜法及活性污泥法的特点，在生物滤池的基础上，克服了填料易堵的弊病，具有以下特征：a、床中小粒径的新型漂浮填料提供了微生物附栖生长的巨大比表面积，使流化床内维持高浓度的微生物量(40-50g/L)，提高了流化床的容积负荷。b、较高的生物量和良好的传质条件使好氧生物流化床在维持处理效果的同时减少流化床容积，节省投资，且占地面积小。c、具有较强的抵抗冲击负荷的能力，不存在污泥膨胀。d、流化床的生化反应速率快，传质效果好。e、微孔曝气器设立导流筒，同时以曝气为动力，利用内外筒的密度差形成真正的流化，且无死角，无需专门的流化设备，节省投资。2)、立体柱状空心填料主要特点如下：a、用优质的乙丙共聚材料，长时间浸泡在废水中不会降解，也不会有对微生物有毒害作用的物质溶出，优于采用其它诸如聚氯乙烯等材质。b、克服了成型技术上的难点，空心填料结构为内有十字支架的中空圆柱体，外有14条凸棱，为一次性成型，经多次实验研究开发成功。c、高的比表面积，普通微生物填料比表面积为90-180m2/m3，空心填料单面的比表面积可达350m2/m3，双面比表面积高达700m2/m3，由于具有高的比表面积，则单位容积内生物量就高，可以达到水力停留时间短的目的。d、微生物的高活性。在填料的表面生长的微生物膜由于填料流化碰撞、曝气冲刷使微生物处于高活性的对数增长期，处理效率高。e、空心填料为漂浮型，更换方便，使用寿命长达5年以上。5年过后，每年只需补充5%的填料即可。f、填料内部生长厌氧菌，产生反硝化作用，可以脱氮；外部生长好氧菌，进行好氧分解有机物，故同步存在着硝化与反硝化作用，可以达到去除氨氮目的。3)、PGB管式曝气器a、使用寿命长，维护方便，由于采用优质的三元乙丙及天然橡胶为制作材料，具有使用寿命长的优点，而且结构为圆形管式结构，曝气变形时受力均匀。b、微孔曝气管为骨架为中空结构，在使用过程中浮力小，振动小，无需特殊固定，安装方便。c、氧转移效率高，我公司开发的微孔曝气器单位面积微孔数量比普通微孔曝气器高3-4倍，气泡小；结构为四周微孔均匀出气，通气量高，压力损失小，氧转移效率高。生化处理主采用生物流化床处理工艺，经生化处理后进入沉淀池沉淀。2、沉淀池生化池后设置二沉池，通过沉淀去除生化中脱落的生物膜。沉淀池是根据重力作用的原理，当含有悬浮物的污水从下往上流动时，由重力作用将物质沉淀下来。二沉池为竖流式结构。污泥采用气提方式，气提至沉砂沉淀池内。二沉池设计表面负荷0.95m3/m2.h，尺寸：18.0×4.0×5.3m。3、消毒池经过生化、沉淀后的污水再进行消毒处理。本方案选用化学法二氧化氯发生器一台，型号为HB-1000，加药量15PPm，因此能根据处理水量的变化情况而自动改变加药量。消毒出水自流排放。水力停留时间为0.75小时，有效容积为47m3，尺寸：4.0×3.0×5.3m。4、污泥池：系统污泥主要来自沉淀池，污泥通过气提排至污泥池，污泥由城市环卫车定期抽吸外运，一般2～3次/年。污泥池设置停留时间2h，有效容积125m3，尺寸：16.2×10.0×5.3m，1座5、设备间：风机、加药装置、二氧化氯发生器及控制柜等设备放在设备房内。三）、微机控制操作设计该污水处理系统采用微机控制系统具备以上功能和特点，能使污水处理设备在24小时内全自动运行，既节省人力，又节约能源，并保证污水处理达到设计标准。系统控制采用进口PLC作为中央控制器，主要控制调节池内的潜污泵、风机的相互切换、沉淀过滤池的污泥定时抽吸等。1、水泵水泵采用抗堵塞、撕裂型AS